Filmata la “nascita” del vetro: svelata geometria da polveri a liquido
ROMA – Per la prima volta e’ stata visualizzata in tempo reale la formazione del vetro fuso dalle polveri. Il risultato, al quale ha preso parte anche l’italiano Marco Di Michiel che lavora in Francia, nello European Synchrotron Radiation Facility (Esrf) di Grenoble, promette di far diventare la produzione del vetro piu’ veloce, a temperature piu’ basse e con minore uso di energia. Il lavoro si deve a un gruppo coordinato da Emmanuelle Gouillart, del Centro nazionale di ricerche scientifiche francese (Cnrs), al quale partecipano oltre all’Esrf l’universita’ di Grenoble, l’universita’ di Tolosa, l’Istituto Nazionale per le ricerche informatiche e automatiche (Inria).
I ricercatori hanno osservato la trasformazione di misture di polveri in vetro liquido grazie alla ‘luce di sincrotrone’, cioe’ uno dei fasci di raggi X prodotti dal sincrotrone dello Esrf che hanno reso visibili le reazioni chimiche tra i singoli granelli degli ingredienti usati per produrre il vetro. Questo materiale, spiegano gli esperti, si ottiene dalla fusione di misture di polveri cristalline: gli ingredienti principali sono la sabbia quarzifera e i carbonati di calcio e sodio.
I granelli di silice fondono a temperature molto alte, nell’ordine di 1.700 gradi ma l’aggiunta del carbonato di calcio avvia reazioni chimiche che abbassano questa temperatura al disotto di 1.000 gradi facilitando cosi’ la produzione del vetro. Pero’, finora era rimasta misteriosa l’importanza della geometria dei granelli di silice e dei carbonati nelle reazioni chimiche che avvengono negli stadi iniziali del processo di formazione del vetro.
I fasci di raggi X prodotti dal sincrotrone hanno evidenziato in tempo reale i cambiamenti di forma e posizione dei granelli, costruendo una sequenza di immagini tridimensionali che mostrano, come in un videoclip, i vari granelli che interagiscono tra loro e fondono, l’uno dopo l’altro, mentre la temperatura sale da 750 a 930 gradi, cioe’ all’inizio del processo produttivo del vetro.
Il filmato ottenuto svela l’importanza dei contatti tra i granelli di sostanze diverse mostrando come questi contatti determinano se e come la mistura si trasforma in vetro liquido. ”Allo Esrf – ha osservato Di Michiel – possiamo ottenere immagini con una risoluzione spaziale di 1,6 micron. L’osservazione di trasformazioni veloci della materia con una risoluzione cosi’ elevata e’ possibile solamente con i raggi X che ci permettono di vedere in profondita’ all’interno di un forno a temperature vicine a 1.000 gradi”..
